吐哈盆地台北凹陷水西沟群有利勘探区带预测

曹全斌，司学强，王 鑫，闫 春，智凤琴，章伟艳

（1．中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023； 2．国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室，浙江杭州 310012）

吐哈盆地台北凹陷水西沟群有利勘探区带预测

曹全斌1，司学强1，王 鑫1，闫 春1，智凤琴1，章伟艳2

（1．中国石油杭州地质研究院，浙江杭州 310023； 2．国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室，浙江杭州 310012）

以台北凹陷水西沟群2套主力层段三工河组上段（J1s上）和西山窑组一段（J2x1）为研究对象，研究沉积体系、储层特征和关键成藏时期的古构造，明确有利储集相带，分析主要储集空间类型与储层分布规律．结果表明：浅水辫状河三角洲前缘的水下分流河道砂体是有利储集体；粒内溶蚀孔、基质晶间微孔和微缝是主要储集空间；关键成藏期以来的持续古构造高部位和断裂发育部位更利于发生溶蚀作用，是有利储层分布区，预测台北凹陷4个有利勘探区带，是下一步勘探方向．

沉积体系；储层；古构造；有利勘探区带；水西沟群；吐哈盆地；台北凹陷

0 引言

台北凹陷是吐哈盆地的一个二级构造单元，盆地中已发现的油气储量主要分布在台北凹陷侏罗系［1—2］．二叠系—侏罗系发育多套烃源岩，累计厚度大、分布广，有机碳含量高，生烃能力强，具有油气富集的基础条件［3—4］．2007年，吐哈油田在台北凹陷北部山前带照壁山、柯柯亚地区水西沟群（J1—2sh）相继获得工业气流，揭开吐哈油田北部山前带水西沟群油气勘探的序幕；2010年底，在台北凹陷南部斜坡带吉深1井水西沟群获得工业油气流，进一步印证该区具有良好的油气勘探前景．

人们在沉积储层特征及有利储层主控因素方面做过相关研究．崔立伟等通过岩心观察、薄片鉴定、扫描电镜、压汞及核磁共振分析等，研究台北凹陷北部山前带巴喀地区八道湾组储层孔隙特征，认为巴喀地区主要发育剩余粒间孔和溶蚀粒内孔2种孔隙类型［5］．梅梓等利用岩石微观分析，研究台北凹陷北部山前带巴喀地区西山窑组岩石学特征、孔渗特征、成岩作用类型、孔隙结构及孔隙类型，认为该区储层主要以中砂岩为主，粗砂岩和细砂岩次之；储集空间主要是粒内溶蚀孔、粒间溶孔、残余粒间孔隙、微孔隙和微裂缝；属于典型的低孔低渗致密砂岩储层［6］．杨升宇等通过物性统计、岩心观察、薄片分析、裂缝统计、测井解释和产量对比等研究，认为吐哈盆地巴喀地区水西沟群致密砂岩气发育孔隙型和裂缝型2种“甜点”类型，是沉积、成岩和构造运动等多种因素共同作用的结果［7］．张超等通过薄片鉴定、扫描电镜及X线衍射黏土矿物分析，认为北部山前带巴喀地区储层具有颗粒较粗、胶结物含量低、成分成熟度和结构成熟度高的特点，储集空间主要为粒间孔和粒内溶蚀孔［8］．

目前，对于台北凹陷油气勘探的研究主要局限于台北凹陷北部山前带，范围有限；内容集中在沉积储层特征分析上，不够系统；特别是对有利储层发育规律的关键问题研究较薄弱，不能有效指导油气勘探．笔者以台北凹陷水西沟群已发现的两套主力层段三工河组上段（J1s上）和西山窑组一段（J2x1）为对象，研究沉积体系，明确有利储集相带，以及有效储层孔隙发育特征与分布规律，分析主要储集空间类型与储层分布规律；结合目的层在关键成藏时期的古构造研究，进行有利区带预测，指出下一步勘探方向，提高勘探部署成功率．

1 沉积体系

1．1 物源方向

确定物源方向是沉积体系研究的基础［9—10］．通过对研究区目的层重矿物资料、钻井岩性平面变化特征和野外露头砾岩分布特征、野外露头沉积构造特征和地震剖面反射特征的分析，认为台北凹陷水西沟群存在南北双向物源．

重矿物分析是确定物源方向的有效手段之一［11—13］．台北凹陷水西沟群存在多种重矿物组合，主要组分为白钛矿—锆石—磁铁矿；次要重矿物种类和含量有所不同．盆地南部少绿帘石，多含有石榴石；北部一般少石榴石，多含有绿帘石．南部和北部不同的重矿物组合特征证明存在南北双向物源．

对目的层所有探井砾岩分布、岩性变化统计分析及野外露头砾岩分布的观察表明，南部和北部均存在分选、磨圆相对较差的近源沉积，且向盆地中央结构成熟度有变好趋势，判断存在南北双向物源．

此外，在北部山前带煤窑沟野外露头剖面下侏罗统发现多处近东西向波痕构造（见图1），由于水流方向和波痕方向垂直，与波痕倾斜方向一致［14］，判断北部山前带沉积源自北部物源；对南北向地震剖面反射特征分析认为，从南部向盆地中央具有由河流相向湖相过渡的地震相特点，进一步证明研究区具有南北双向物源特征．

图1 北部山前带煤窑沟剖面近东西向波痕特征Fig．1 EW ripple features of Meiyaogou outcrop in northern piedmont zone

1．2 沉积特征

观察岩心和野外露头剖面，结合测井资料和地震资料分析，认为台北凹陷水西沟群主要发育浅水辫状河三角洲和湖泊相沉积，主要沉积特征为：浅水辫状河三角洲以辫状河的进积作用为主，分流河道改道、冲刷频繁，分流河道的底部常见冲刷面，下伏泥岩被冲刷形成泥砾，河道冲刷叠置现象普遍，剖面呈“叠瓦状”分布，牵引流成因的沉积构造较发育，包括板状交错层理、槽状交错层理、平行层理、沙纹交错层理、冲刷面等，含动物、植物化石．这些沉积构造特征除在钻井岩心上观察到以外，在野外露头剖面也能够得到体现．

1．3 平面展布特征

在水西沟群时期，吐哈盆地为一宽而浅的湖盆，盆地边缘坡度缓且延伸距离短，盆地底部平坦，沉积充填过程中基底较稳定，因此边缘相带与盆地内部相带之间无明显界线．区域上大面积发育滨浅湖，缺少深湖，总体上发育一套河流—浅水辫状河三角洲—湖泊沉积体系．

1．3．1 三工河组上段（J1s上）

统计钻穿三工河组上段的探井资料表明：该砂组地层呈现北厚南薄的趋势，北部山前带沉积较厚，特别是柯柯亚地区和勒15井区，最厚可达120m；南部厚度比北部薄，温吉桑地区砂岩最厚达80m．沉积相研究表明，三工河组上段时期在台北凹陷南北两侧发育大面积的浅水辫状河三角洲（见图2），在三工河组末期出现一个湖侵期，持续时间较长，整个台北凹陷沉积厚度为40～50m的泥岩，可以作为侏罗系下统有效的盖层．在盆地的南斜坡区，这些浅水辫状河三角洲的发育受古地貌、坡折带的控制，一般在挠曲和断裂坡折带的前方，是碎屑物质卸载的有利地区，砂岩分布面积广、厚度大．

图2 三工河组上段（J1s上）沉积体系平面Fig．2 Depositional system plan of the upper member of Sangonghe formation

1．3．2 西山窑组一段（J2x1）

西山窑组一段沉积是三工河末期湖侵背景下的继承发育，碎屑物质供给相对充分，盆地南北两侧发育浅水辫状河三角洲沉积．钻井资料统计表明：砂体最厚处位于柯柯亚地区，最厚达100m，其他地区砂岩厚度小于60m．盆地南斜坡的砂体发育与坡折带的位置也有密切关系，前方砂体厚度加厚，面积扩大．台北凹陷南部温吉桑地区、红台地区、连4井—连27井区和火8井区是主要的浅水辫状河三角洲发育区；北部浅水辫状河三角洲主要分布在恰勒坎地区和柯柯亚—鄯勒地区，东部红旗坎地区主要以湖泊相为主（见图3）．

图3 西山窑组一段（J2x1）沉积体系平面Fig．3 Depositional system plan of the 1st member of Xishanyao formation

目前，探井主要分布于浅水辫状河三角洲前缘区，砂体沉积较厚区域是水下分流河道沉积微相，是研究区最为有利的储集相带．

2 主要储层类型及控制因素

2．1 储层类型

分析研究区已知钻井微观储层特征，台北凹陷水西沟群砂岩储层具有低成分成熟度、中—高泥质充填、低胶结物含量、弱粒间溶蚀作用、颗粒内溶蚀作用普遍的“两低一高一弱一普遍”的特点．主要储集空间类型有颗粒溶蚀微孔、基质晶间微孔和微缝．

（1）颗粒溶蚀微孔．该孔隙是岩屑颗粒内部成分发生选择性溶蚀形成的，在强压实砂岩储层中，由于粒间孔的逐渐消失成为显孔的主要类型，包括颗粒边缘溶蚀、孤岛状粒内溶蚀孔隙、条纹条带状粒内溶蚀孔隙和铸模孔等（见图4（a）～（c））．

（2）晶间微孔．该微孔包括高岭石晶间微孔、黏土杂基微孔等（见图4（c）、（d））．此类孔隙占据孔隙体积的绝大部分，虽然对渗透率的贡献不大，但是对于气具有一定的储集能力．

图4 台北凹陷水西沟群主要储集空间类型Fig．4 Main reservoir types of Shuixigou group in Taibei sag

（3）微缝．由于岩石致密，脆性增强，加之颗粒溶蚀作用使颗粒骨架不稳定，在垂向静岩压力和纵向构造应力作用下，形成剪切缝或碎裂微缝（见图4（e）、（f）．此类剪切缝对储层的面孔率贡献较小，但对储层的渗透性贡献较大，特别是含气储层，与粒间基质微缝、颗粒溶蚀微孔沟通，形成油气渗流通道网络，可明显改善储层性质［15］．同时，通过压裂改造可加大此类渗流网络的渗流能力．

2．2 控制因素

粗粒的水下分流河道砂体是颗粒溶蚀的物质基础．在相同沉积背景下，特别是强压实背景下，粗粒级砂岩抗压实能力相对较强，容易残留少量的粒间孔，为孔隙水的流动提供空间，从而促进碎屑颗粒的溶蚀［16］．研究区浅水辫状河三角洲前缘中，与其他微相相比，水下分流河道微相砂岩粒度粗，分选好，杂基含量低，更易于发生颗粒溶蚀，是最有利的储集相带．研究区已发现油气井均处于此类相带．

临近烃源岩的持续古构造高部位是颗粒溶蚀的有利区带．在有机质热演化过程中，释放出的有机酸使整个地层处于酸性成岩环境中，离烃源岩发育区越近，地层水中有机酸浓度越大，砂岩越容易发生溶蚀．并且洼陷中心部位压实强烈，容易存在异常高压，而环洼陷中心分布的古构造高点是洼陷的泄压区．因此，古构造的高部位及斜坡区是地层流体运移的指向区，地层水更新快，各种离子处于不饱和状态，为矿物的溶蚀创造有利条件．

构造裂缝的发育部位易发生颗粒溶蚀作用．在构造应力作用下，在形成断裂同时可派生出大量微裂缝，裂缝本身可作为储集空间，也可以作为地层水的流动通道，促使碎屑颗粒发生溶蚀．

3 关键成藏期古构造分析及有利区带预测

分析沉积相和储层控制因素，认为粗粒相带、持续古构造高部位和裂缝发育区是有利储层发育区．为有利勘探区带预测提供依据，寻找持续古构造发育部位，选择能够控制研究区的区域二维地震测线90余条，进行油气关键成藏期的古构造分析．由于吐哈盆地存在侏罗纪末—白垩纪早期和第三纪末—第四纪早期两期油气运聚成藏［17—20］，对侏罗纪末期和第三纪末期2个关键成藏期进行古构造分析．

首先对二维地震测线进行闭合差校正，将所用二维地震测线调整到统一基准面，对西山窑组底界、白垩系底界、第三系底界等地震反射层位进行井—震标定并进行构造解释；然后将解释的时间层位转换成深度层位，计算水西沟群三工河组在侏罗纪末期和白垩纪末期关键成藏时期的埋藏深度，作出三工河组在侏罗纪末期和第三纪末期的古构造图．对比2个关键成藏期的古构造图和现今构造图，找出关键成藏期以来的持续古构造高部位，结合沉积储层特征分析和构造解释成果，对研究区进行有利勘探区带预测．

预测有利勘探区带见图5：（1）山前带的油气勘探除柯柯亚地区外，可以考虑向鄯勒和照壁山区域拓展；（2）陵深2—吉3—吉深1井一线及其以南相关区域；（3）胜北洼陷东南斜坡的连23—连27井区及其以北相关区域；（4）疙14—红台13井一线及其以南相关区域．

图5 台北凹陷侏罗纪末三工河组顶界构造Fig．5 Late Jurassic Sangonghe top boundary structure diagram in Taibei sag

4 结论

（1）浅水辫状河三角洲前缘的水下分流河道砂体是吐哈盆地台北凹陷水西沟群主要储集相带；粒内溶蚀孔、基质晶间微孔和微缝是研究区主要储集空间；关键成藏期以来的持续古构造高部位和断裂发育部位更利于发生溶蚀作用，是有利储层分布区．

（2）预测柯柯亚及其以东的鄯勒和照壁山区域、陵深2—吉3—吉深1井一线及其以南相关区域、胜北洼陷东南斜坡的连23—连27井区及其以北相关区域和疙14—红台13井一线及其以南相关区域为有利勘探区带，是下一步勘探方向．

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TE121．2

A

2095—4107（2013）05—0056—07

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．008

2013—07—15；编辑：陆雅玲

国家自然科学基金项目（41106050）；中国石油勘探与生产分公司科技攻关项目（2011D—0708—01）

曹全斌（1975—），男，硕士研究生，主要从事地球物理勘探及沉积方面的研究．